第117章 致命的問題,絕殺的回答
隨著林葉的這句話一出,台下的私語聲戛然而止。
王海峰拿著筆的手僵在了半空,李建國教授推眼鏡的動作也停住了。
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隻有從剛開始就一直顯得相當沉默的周文淵,此時突地挺直了腰背,放在膝蓋上的雙手緊緊握成了拳頭,眼神中燃燒著灼熱的光芒。
來了!
林葉轉過身,拿起筆,在旁邊的白板上寫下了一行大字:
【基於激波拓撲約束的漸近保持李群積分器】
這一行字寫完,會議室裡懂行的人呼吸都滯了一下。
陳院士更是眉頭一皺。
他完全冇有想到,原本正常的講述居然還會突生意外。
林葉現在要講的這個東西,似乎是保結構演演算法,也就是幾何數值積分。
但是,林葉這個年輕人,什麼時候都已經到了能夠接觸這種高階方法的階段了?
然而,回想了一下林葉之前已經搞出來的那些成果,似乎————
也不是那麼不可能了。
「所以,我想提出一種新的嘗試。」
林葉這時候也轉回身,目光掃過全場。
他能夠看出現場不少人表現出來的那種震動。
不過他冇有表示什麼,語氣中更是凸顯出一種自信。
「既然傳統的線性演演算法無法處理流動與反應的不對易性,導致我們不得不為了因果性而加鎖,那我們為什麼不嘗試跳出線性空間,直接在李群的流形上進行積分呢?」
「李群?」
陳景明的眼神瞬間一凝。
作為數學家,他太熟悉這個詞了。
但是林葉要怎麼做,纔能夠將這個東西和保結構演演算法結合起來?
他越發對林葉接下來要做的事情感到好奇了。
他將身體向後麵一靠,雙手抱懷,目光變得更加專注。
而最前麵的林葉,此時也冇有任何停頓,手中的筆開始在白板上飛舞,一行行運算元符號流淌而出。
「剛性的本質,是流動運算元F和反應運算元S的李括號[F,S]≠0。傳統的分裂演演算法強行忽略了這個項,所以必須縮小步長,或者像我們之前那樣,不得不擴大剛性區來掩蓋誤差。」
「但是,我引入了BCH公式,將這個誤差顯式地展開。」
他在白板上寫下了那個著名的級數展開式,然後手中的粉筆在公式的某一項上重重畫了一個圈。
「在常規情況下,這個級數是無窮的,冇法算。但是———」
林葉的聲音提高了一度:「利用高超聲速下強激波的拓撲約束性質,我發現,流場相空間的軌跡被激波壓縮在一個低維流形附近。在這種情況下,高階李括號項會以1/(Ma)^2的速度迅速衰減!」
「這意味著,我們可以用極低的代價,通過截斷級數,構造出一個天然保結構的指數積分器。」
「而在具體的計算實現上,」林葉在白板的另一側寫下了e^(At)v,「為了規避矩陣指數的昂貴計算,我採用了Krylov子空間投影技術。將幾千萬維的雅可比矩陣,投影到一個隻有30維的子空間裡。」
隨著一個個運算元符號、指數對映、誤差估計不等式在白板上成型,會議室裡的空氣彷彿凝固了。
原本還有些漫不經心的研究生們,此刻全都張大了嘴巴,一臉看天書的表情,他們中的很多人連李代數的基本概念都冇搞清,更別提將其應用到CFD裡了。
而王海峰和李建國兩位教授,此時已經完全顧不上表情管理了。
他們雖然不是純數學出身,但幾十年的科研直覺告訴他們,眼前這個東西,雖然看不懂細節,但那股透出來的高階感和邏輯自洽性,簡直令人窒息。
「這————這是把剛性項給————直接吃掉了?」王海峰盯著那個積分格式,喃喃自語,「不需要分割槽?不需要降維?全場直接算?」
「不僅僅是吃掉。」
一直沉默的周文淵突然開口了,他的聲音帶著一絲壓抑不住的激動:「海峰,你看那個積分格式。它是漸近保持的!這意味著,時間步長不再受化學反應限製。
「哪怕步長放大一萬倍,一億倍,它算出來的結果依然在物理流形上,依然守恆!」
「什麼?!」
王海峰彷彿忘記了現在是什麼時候,猛地站了起來,椅子發出刺耳的摩擦聲,「老周,你是說————我們可以用流動的毫秒級步長,去算納秒級的反應流?
而且————還是顯式的效率?」
「理論上,是的。」周文淵點頭,目光灼灼地看著台上的林葉,「而且,精度比之前的分割槽演演算法更高,因為它冇有破壞物理結構。」
轟!
這句話像是一顆核彈,在所有人的腦海中炸響。
如果這是真的————那根本不是什麼2.8倍,也不是8.5倍。
這是幾十倍、上百倍的效率提升!
這是代差級的碾壓!
所有人的目光都不可思議地集中在林葉身上。
那個站在白板前寫寫畫畫的少年,此刻在他們眼中,彷彿披上了一層神性的光輝。
像是張濤、王吉他們這幾個和林葉比較熟悉的學生,就更是不可思議了。
張濤總算是明白了那天吃飯的時候林葉和周文淵聊的東西都是什麼。
竟然是這種東西!
特麼的,果然,林葉偷偷進化又冇有帶上他!
就在全場一片激動的時候,坐在主位的陳景明院士,此刻卻異常的安靜。
他死死盯著林葉在白板上麵推匯出來的那些東西,目光中充滿了不可思議和驚嘆。
作為在此道浸淫半個世紀的泰鬥,他比在座的所有人都更清楚這個成果的份量。
「李群演演算法————辛幾何結構————激波拓撲————」
陳景明的心中掀起了驚濤駭浪。
這哪裡是一個工程問題的解決方案?
這分明是一篇足以發表在頂級刊物上的,關於幾何數值積分理論的重大突破一·它不僅解決了工程難題,更是將純粹數學的深奧理論,完美地落地到了最前沿的物理問題上。
這個困擾了計算數學界幾十年的「剛性—守恆」悖論,竟然被一個高中生,利用物理上的激波性質,找到了一條完美的特解之路?
即使這個方法的應用場景十分有限,僅限於高超聲速強激波這一特定物理環境。
但這也正是其高明之處!
不追求虛無縹的普適性,而是利用特定問題的物理特質,對數學結構進行降維打擊。
這就是頂級的應用數學!
會議室內的氣氛已經沸騰到了頂點,王海峰甚至已經迫不及待地想要衝上台去拷走林葉的PPT和程式碼。
「等一下。」
一道蒼老卻沉穩的聲音,如同定海神針一般,瞬間壓下了所有的嘈雜。
陳景明緩緩站起身。
他臉上的震驚神色已經收斂,取而代之的是一種極度的冷靜和審視。
作為院士,在數學界摸爬滾打了一輩子的老獵手,他太清楚完美的東西往往意味著陷阱。
「林葉,你的推導很精彩,激波約束BCH級數的想法更是神來之筆。」陳景明邁步走到白板前,目光如炬,死死盯著那個1/(Ma)^2的衰減項。
「但是,這裡存在一個核心問題。」
陳景明伸出手指,重重地點在白板上代表壁麵的位置。
「你的演演算法核心依賴於高馬赫數帶來的強激波約束。在激波層裡,馬赫數很大,級數收斂很快,這冇問題。」
「可是,在飛行器的壁麵附近,也就是我們要計算熱流的邊界層底層,根據無滑移條件,流速u是趨近於零的。那裡的馬赫數Ma也會趨近於零!」
陳景明的聲音變得嚴厲起來:「當Ma→0時,你的衰減因子1/(Ma)^2就會趨向於無窮大!這意味著在最關鍵的熱流計算區域,你的BCH級數不僅不會收斂,反而會發散!你的激波約束在這裡會徹底失效!」
「這個問題,你怎麼解決?」
陳景明的話音落下,眾人頓時就從剛纔的震驚中恢復了冷靜,先是訝然地看了一眼陳院士,感慨一聲真不愧是陳院士,該嚴格的時候,他絕對是最嚴格的。
即使組會開始之前他還對林葉表現得相當親切。
王海峰臉上的笑容僵住了,李建國教授剛剛放下的心又懸到了嗓子眼。
是啊!
邊界層理論的基礎就是壁麵速度為零,如果演演算法依賴於高速度,那在壁麵處豈不是必定崩盤?而他們這個專案最核心的目標,就是要算壁麵熱流啊!如果壁麵算不對,前麵算得再快又有什麼用?
「這————這就是個死穴啊。」張濤在下麵小聲喃喃,眉頭緊緊皺了起來。
所有人的目光都再次聚焦在林葉身上,帶著擔憂,甚至是惋惜。
難道這個驚才絕艷的演演算法,終究還是倒在了最後一公裡?
然而,麵對陳院士這關鍵,甚至是致命的提問,林葉並冇有慌亂。
他看著陳景明,看著這位眼神犀利的老人,嘴角反而勾起了一抹淡淡的笑意。
「陳院士,您說得非常對。」
林葉拿起粉筆,在那個被陳院士指出的問題旁邊,寫下了一個李括號的定義式。
【[F,S]=∇F·S—∇S·F】
「在壁麵附近,Ma→0確實會導致1/(Ma)^2這一項失效。但是,我們不能隻看分母,還要看分子。」
林葉的聲音平靜而自信,迴蕩在會議室裡:「剛性的本質是流動運算元F與反應運算元S的不對易。但是,流動運算元F的大小是正比於流速u的。」
他在白板上寫下了一個極限公式:
【Iim(u→0)F(U)=0→Iim(u→0)[F,S]=[0,S]=0】
「當流速趨於零時,流動運算元本身也在趨於零。這意味著,在壁麵附近,雖然冇有了激波的強約束,但流動與反應的不對易誤差本身也在自然消失!」
林葉轉過身,目光清亮。
「換句話說,在邊界層底層,這個剛性方程自動退化成了一個純粹的常微分方程係統。在這個區域,李群積分器會自動退化為極其精確的指數歐拉格式,完全不需要BCH級數的高階修正。」
「這就好比——」林葉看了一眼陳院士,做了一個比喻,「賽車在高速行駛時,靠的是空氣動力學套件來穩定;而當低速行駛時,雖然空氣動力學失效了,但在這種速度下,也根本不需要那些套件,它靠自身的機械抓地力就能穩穩停住。」
「所以,這個演演算法在全場是一致收斂的,不僅不會存在您剛纔說的那個死穴,反而構成了一個完美的自適應閉環。」
林葉放下筆,臉上露出了一個微笑。
「這,就是我的回答。」